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克拉默法则怎么用

2025-08-29 05:56:03

问题描述:

克拉默法则怎么用,急哭了!求帮忙看看哪里错了!

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2025-08-29 05:56:03

克拉默法则怎么用】克拉默法则是线性代数中用于求解线性方程组的一种方法,尤其适用于系数矩阵为方阵且行列式不为零的情况。它通过计算行列式来直接得到每个未知数的值,是一种较为直观但计算量较大的方法。

一、基本原理

对于一个由 $ n $ 个方程组成的线性方程组:

$$

\begin{cases}

a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + \cdots + a_{1n}x_n = b_1 \\

a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + \cdots + a_{2n}x_n = b_2 \\

\vdots \\

a_{n1}x_1 + a_{n2}x_2 + \cdots + a_{nn}x_n = b_n

\end{cases}

$$

可以表示为矩阵形式:

$$

A \mathbf{x} = \mathbf{b}

$$

其中,$ A $ 是系数矩阵,$ \mathbf{x} $ 是未知数向量,$ \mathbf{b} $ 是常数项向量。

如果 $ A \neq 0 $,则该方程组有唯一解,此时可用克拉默法则求解。

二、使用步骤

1. 计算系数矩阵的行列式 $ D $。

2. 对每个未知数 $ x_i $,将矩阵 $ A $ 的第 $ i $ 列替换为常数项列 $ \mathbf{b} $,得到新的矩阵 $ A_i $。

3. 计算每个 $ A_i $ 的行列式 $ D_i $。

4. 计算每个未知数的值:

$$

x_i = \frac{D_i}{D}

$$

三、示例说明

假设有一个方程组:

$$

\begin{cases}

2x + y = 5 \\

x - 3y = -2

\end{cases}

$$

对应的矩阵形式为:

$$

A = \begin{bmatrix}

2 & 1 \\

1 & -3

\end{bmatrix}, \quad

\mathbf{b} = \begin{bmatrix}

5 \\

-2

\end{bmatrix}

$$

步骤1:计算 $ D $

$$

D = A = (2)(-3) - (1)(1) = -6 - 1 = -7

$$

步骤2:构造 $ A_1 $ 和 $ A_2 $

- $ A_1 $(替换第一列为 $ \mathbf{b} $):

$$

A_1 = \begin{bmatrix}

5 & 1 \\

-2 & -3

\end{bmatrix}, \quad

D_1 = A_1 = (5)(-3) - (1)(-2) = -15 + 2 = -13

$$

- $ A_2 $(替换第二列为 $ \mathbf{b} $):

$$

A_2 = \begin{bmatrix}

2 & 5 \\

1 & -2

\end{bmatrix}, \quad

D_2 = A_2 = (2)(-2) - (5)(1) = -4 - 5 = -9

$$

步骤3:计算 $ x_1 $ 和 $ x_2 $

$$

x_1 = \frac{D_1}{D} = \frac{-13}{-7} = \frac{13}{7} \\

x_2 = \frac{D_2}{D} = \frac{-9}{-7} = \frac{9}{7}

$$

四、总结表格

步骤 内容 说明
1 计算系数矩阵行列式 $ D $ 确保 $ D \neq 0 $,否则无法使用克拉默法则
2 构造 $ A_i $ 矩阵 替换 $ A $ 的第 $ i $ 列为常数项列 $ \mathbf{b} $
3 计算每个 $ D_i $ 对应每个未知数的行列式
4 计算 $ x_i = \frac{D_i}{D} $ 得到每个未知数的值

五、注意事项

- 克拉默法则仅适用于方程个数与未知数个数相等的情况。

- 当 $ D = 0 $ 时,可能无解或有无穷解,此时不能使用克拉默法则。

- 对于高阶方程组(如 $ n > 3 $),计算行列式较为繁琐,实际应用中更倾向于使用高斯消元法等其他方法。

通过以上步骤和表格,可以清晰地了解“克拉默法则怎么用”,并能快速应用在具体问题中。

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